DE102022121967A1

DE102022121967A1 - Omnidirektionalrad und Förderanlage

Info

Publication number: DE102022121967A1
Application number: DE102022121967.4A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-08-31
Filing date: 2022-08-31
Publication date: 2024-02-29
Also published as: WO2024046758A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Omnidirektionalrad mit einer Zentralwelle die sich entlang einer Zentralwellen-Drehachse erstreckt und einer Lagertrommel, die um eine Lagertrommel-Drehachse drehbar ist, zumindest drei Erstsatz-Rollen, die um eine jeweilige Erstsatzrollen-Drehachse, die quer zur Zentralwellen-Drehachse verläuft, drehbar an der Lagertrommel gelagert sind, in gleichem Abstand und voneinander winkelbeabstandet um die Zentralwelle angeordnet sind und jeweils ein schrägverzahntes Erstsatzrollen-Außengewinde haben zumindest drei Zweitsatz-Rollen, die um eine jeweilige Zweitsatzrollen-Drehachse, die quer zur Zentralwellen-Drehachse verläuft, drehbar an der Lagertrommel gelagert sind, in gleichem Abstand und voneinander winkelbeabstandet und mit einem jeweiligen Winkelversatz zu den Erstsatz-Rollen um die Zentralwelle angeordnet sind und jeweils ein schrägverzahntes Zweitsatzrollen-Außengewinde haben, wobei die Rollen zumindest teilweise über die Lagertrommel überstehen und wobei das Omnidirektionalrad so ausgebildet ist, dass eine Drehung der Zentralwelle um die Zentralwellen-Drehachse relativ zur Lagertrommel eine Drehbewegung der Rollen um ihre jeweilige Drehachse in jeweils gleicher Drehrichtung bewirkt, wobei die Zentralwelle eine Antriebsschnecke aufweist, die mit den Außengewinden kämmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Omnidirektionalrad und eine Förderanlage mit einem solchen Omnidirektionalrad.
Omnidirektionalräder werden verwendet, um eine vorgebbare Geschwindigkeit zu erzeugen, ohne dass das Omnidirektionalrad verschwenkt werden muss. Omnidirektionalräder werden beispielsweise in Förderanlagen eingesetzt, um Stückgut, insbesondere Pakete, in eine vorgegebene Richtung zu fördern und/oder zu drehen.
Aus der DE 20 2016 006 843 U1 ist ein Omnidirektionalrad bekannt, bei dem ballig ausgebildete Rollen im Bereich ihres maximalen Durchmessers ein Außengewinde aufweist, das mit jeweils einem zugeordneten Antriebszahnrad angetrieben wird. Das Antriebszahnrad wird seinerseits von einer Schneckenwelle angetrieben.
Die US 8752696 B2 beschreibt einen Omnidirektionalradantrieb, bei dem die ballig ausgebildeten Rollen im Bereich ihres maximalen Durchmessers ein Schräggewinde besitzen, das mit einem schräg verzahnten Zahnrad angetrieben wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Omnidirektionalrad anzugeben.
Die Erfindung löst das Problem durch ein gattungsgemäßes Omnidirektionalrad, bei dem die Zentralwelle eine Antriebsschnecke aufweist, die mit dem Außengewinde der Rollen kämmt.
Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass ein derartiges Omnidirektionalrad in der Regel besonders kompakt gebaut werden kann. Dadurch, dass die Rollen direkt von der Antriebsschnecke angetrieben werden, wird kein zusätzlicher Bauraum zwischen Zentralwelle und Rollen benötigt.
Vorteilhaft ist zudem, dass das Omnidirektionalrad meist einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad besitzt. In anderen Worten ist der Verlust zwischen der Antriebsleistung und der Leistung, die über die Rollen übertragen werden kann, gering. Der Grund hierfür ist die günstige Kombination aus Schneckenantrieb und Schrägverzahnung.
Ein Vorteil ist zudem, dass zwischen den Rollen und dem zu fördernden Gut eine hohe Kontaktfläche besteht. Insbesondere kann auch der Bereich der Rollen, in dem das Außengewinde ausgebildet ist, das zu fördernden Gut kontaktieren und bewegen.
Günstig ist es insbesondere, wenn die Erstsatz-Rollen und die Zweitsatz-Rollen unmittelbar mit der Antriebsschnecke kämmen. In anderen Worten wird das Drehmoment direkt und ohne zwischengeschaltete Übertragungseinheit von der Antriebsschnecke auf die Erstsatz-Rollen und die Zweitsatz-Rollen übertragen.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter dem Merkmal, dass die Rollen zumindest teilweise über die Lagertrommel überstehen, insbesondere verstanden, dass die Rollen mit einem externen Objekt, beispielsweise einem Paket in Kontakt kommen können.
Unter dem Merkmal, dass die Erstsatzrollen-Drehachse quer zur Zentralwellen-Drehachse verläuft, wird insbesondere verstanden, dass ein Winkelversatz zwischen der Erstsatzrollen-Drehachse und der Zentralwellen-Drehachse zumindest 42°, insbesondere zumindest 45° und höchstens 90° beträgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Winkelversatz 85° bis 90°. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt der Winkelversatz 45° ± 3°.
Vorzugsweise sind die Erstsatz-Rollen und die Zweitsatz-Rollen winkeläquidistant angeordnet. Handelt es sich - wie gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen - um genau drei Erstsatz-Rollen, so sind diese jeweils um einen Versatzwinkel von 120° versetzt zueinander angeordnet. Handelt es sich - wie gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen - um genau vier Erstsatz-Rollen, so sind diese um den Versatzwinkel von 90° versetzt zueinander angeordnet.
Günstig ist es, wenn die Zweitsatz-Rollen unter einem Winkelversatz relativ zu den Erstsatz-Rollen angeordnet sind, die dem halben Versatzwinkel entsprechen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hat das Außengewinde einen Schrägungswinkel von zumindest 3°, insbesondere zumindest 6°. Alternativ oder zusätzlich beträgt der Schrägungswinkel höchstens 65°. Insbesondere hat die Antriebsschnecke ein Steilgewinde.
Vorzugsweise haben die Erstsatz-Rollen und die Zweitsatz-Rollen zumindest im Bereich des jeweiligen Außengewindes eine fassförmige Außenkontur. Das Außengewinde ist vorzugsweise durch in die Außenkontur eingesenkte Vertiefungen gebildet. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Außenkontur ohne die Vertiefungen in Umfangsrichtung und Längsrichtung streng konvex ausgebildet wäre.
Günstig ist es, wenn der Zahngrund des Außengewindes konkav gekrümmt ist. Auf diese Weise ergibt sich ein besonders kurzer Bereich, in dem das Außengewinde ausgebildet ist, wobei gleichzeitig ein guter Übertrag des Drehmoments von der Antriebsschnecke auf das Außengewinde ermöglicht wird.
Insbesondere ist es günstig, wenn der Zahngrund stärker gekrümmt ist als eine Außenkontur der Erstsatz-Rolle im Bereich des Außengewindes bezüglich der Richtung der entsprechenden Rollen-Drehachse.
Der Zahngrund hat vorzugsweise einen Zahngrund-Krümmungsradius und die Antriebsschnecke besitzt einen Antriebsschnecke-Außenradius. Der Quotient aus dem Zahngrund-Krümmungsradius als Zähler und dem Antriebsschnecken-Außenradius als Nenner liegt vorzugsweise zwischen 2 und 0, 5. Auf diese Weise wird ein kleiner Bauraum ermöglicht und dennoch ist ein hinreichend großes Drehmoment von der Antriebsschnecke auf die Rollen übertragbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist zumindest eine Rolle, insbesondere eine Mehrzahl an Rollen, vorzugsweise alle Rollen, (a) einen ersten Materialbereich, Verzahnungsbereich genannt, in dem das Außengewinde ausgebildet ist, und (b) einen zweiten Materialbereich, Förderbereich genannt, der sich hinsichtlich seiner Härte, seinem Haftreibungskoeffizienten gegenüber Karton und/oder Kunststoff (beispielsweise Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer), vom ersten Materialbereich unterscheidet, aufweist. In anderen Worten sind die Rollen im Förderbereich tribologisch so optimiert, sodass die Rollen gegenüber Kartons und/oder Kunststoffgebinde eine gute Griffigkeit haben. Vorzugsweise ist das Material im Verzahnungsbereich härter als das Material im Rollenwellenbereich.
Der Förderbereich ist vorzugsweise derjenige Bereich, in dem die Rollen im Betrieb des Omnidirektionalrads, insbesondere der Förderanlage, in Kontakt mit dem Fördergut, also den zu fördernden Objekten, kommt.
Vorzugsweise ist zumindest eine Rolle, insbesondere eine Mehrzahl an Rollen, vorzugsweise alle Rollen, additiv hergestellt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine Rolle, insbesondere eine Mehrzahl an Rollen, vorzugsweise alle Rollen, beschichtet, und/oder durch Anspritzen hergestellt. Beispielsweise kann das Omnidirektionalrad im Förderbereich aus Gummi oder Silikon aufgebaut sein oder ein Gummi- oder Silikonobjekt aufweisen.
Die Lagertrommel weist vorzugsweise eine zylinderförmige Außenkontur auf, die in Umfangsrichtung eine Lagertrommel-Krümmung hat. Die Rollen haben in Längsrichtung, also bezüglich eines Schnitts in Längsachsenrichtung, eine Rad-Krümmung, die vorzugsweise der Lagertrommel-Krümmung entspricht, also um insbesondere höchstens 20 % von dieser abweicht.
Günstig ist es, wenn die eine Rollen-Außenkontur der Rollen so ausgebildet ist, dass sich die Rad-Außenkonturen der Erstsatz-Rollen entlang eines gemeinsamen Kreises erstrecken. Wird das Omnidirektionalrad um seine Zentralwellen-Drehachse gedreht, ergibt sich so ein besonders ruhiger Lauf.
Erfindungsgemäß sind zudem eine Omnidirektionalwelle und eine Omnidirektionalmatrix, die jeweils alle Bestandteile eines erfindungsgemäßen Omnidirektionalrads aufweisen und zusätzlich zumindest einen dritten Satz an Rollen aufweisen, die (i) um eine jeweilige Drehachse, die quer zur Zentralwellen-Drehachse verläuft, drehbar an der Lagertrommel gelagert sind, (ii) voneinander winkelbeabstandet um die Zentralwelle angeordnet sind und (iii) jeweils ein Außengewinde haben und mit der Antriebsschnecke kämmen.
Bei der Omnidirektionalwelle sind die Sätze an Rollen entlang der Zentralwellen-Drehachse angeordnet. Bei der Omnidirektionalmatrix sind die Omnidirektionalräder in einem regelmäßigen Muster angeordnet. Ein regelmäßiges Muster ist ein Muster mit einer Translationssymmetrie.
Mit einer solchen Omnidirektionalwelle können große Objekte, die auf einer Mehrzahl an Rollen gleichzeitig aufliegen, in eine vorgebbare Richtung bewegt werden.
Vorzugsweise besitzt das Omnidirektionalrad oder die Omnidirektionalwelle (a) einen Lagertrommel-Antrieb zum Drehantreiben der Lagertrommel um die Zentralwellen-Drehachse, (b) einen Zentralwellen-Antrieb zum Drehantreiben der Zentralwelle und (c) eine Steuereinheit, die ausgebildet ist zum automatischen Ansteuern des Lagertrommel-Antriebs und des Zentralwellen-Antriebs. Je höher die Drehfrequenz des Lagertrommel-Antriebs und des Zentralwellen-Antriebs, desto schneller wird ein mit den Rollen in Kontakt stehendes Objekt gefördert. Je größer die Drehfrequenzdifferenz zwischen dem Lagertrommel-Antrieb und dem Zentralwellen-Antrieb, desto stärker wird das Objekt in axialer Richtung bezüglich der Zentralwellen-Drehachse gefördert.
Die Steuereinheit besitzt einen digitalen Speicher oder steht mit diesem in Verbindung, in dem für jede Geschwindigkeit die zugehörige Drehfrequenz des Lagertrommel-Antriebs und des Zentralwellen-Antriebs gespeichert ist. Das kann beispielsweise als Formel oder in Form eines Kennfelds erfolgen. Die Geschwindigkeit ist ein Vektor und hat einen Betrag und eine Richtung.
Günstig ist es, wenn (a) die Lagertrommel für jede Erstsatz-Rolle einen Lagersteg aufweist, (b) jeder Lagersteg zwei Lagerstellen für jeweils eine Rolle aufweist, (c) die Lagerstege in Umfangsrichtung mit je zwei Verbindungstegen verbunden sind und (d) die Verbindungsstege in Umfangsrichtung zwischen zwei Lagerstellen eine radiale und/oder konkave Einsenkung aufweisen. Die Verbindungsstege sind vorzugsweise gleich geformt. Die Einsenkung erhöht die Stabilität der Lagertrommel bei gleichem Gewicht.
Besonders günstig ist es, wenn sowohl die Erstsatz-Rollen als auch die Zweitsatz-Rollen an der Lagertrommel gelagert sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt

1 in 1a ein erfindungsgemäßes Omnidirektionalrad in einer perspektivischen Ansicht, in 1b das Omnidirektionalrad gemäß 1a ohne die Lagertrommel und in 1c eine Ansicht senkrecht auf die Zentralwellen-Drehachse,
2 in 2a eine Erstsatz-Rolle in einer perspektivischen Ansicht, in 2b die Erstsatz-Rolle in einer Ansicht senkrecht zur Rollendrehachse oder axial zur Zentralwelle und in 2c die Erstsatz-Rolle in einer Schnittansicht, in der 2d die Erstsatz-Rollen und die Zweitsatz-Rollen in einer Draufsicht in axialer Richtung,
3 in 3a eine Lagertrommel in einer perspektivischen Ansicht und in 3b in einer Querschnittsansicht.
4 in 4a eine erfindungsgemäße Omnidirektionalradeinheit, die einen Lagertrommel-Antrieb und einen Zentralwellen-Antrieb aufweist und in 4b eine Omnidirektionalwelle und
5 eine erfindungsgemäße Omnidirektionalmatrix aus einer Vielzahl an Omnidirektionalradeinheiten.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Omnidirektionalrad 10 mit einer Zentralwelle 12, die sich entlang einer Zentralwellen-Drehachse A₁₂ erstreckt. Das Omnidirektionalrad 10 besitzt drei Erstsatz-Rollen 14.i (i=1, 2, 3) die um eine jeweilige Erstsatzrollen-Drehachse A_14.i drehbar gelagert sind. Zwischen der Zentralwellen-Drehachse und der jeweiligen Erstsatz-Drehachse ist ein Winkelversatz φ gebildet, für den, wie im vorliegenden Fall, φ = 90° gelten kann, nicht aber muss. Insbesondere kann der Winkelversatz kleiner als 90° sein und liegt vorzugsweise im Intervall φ ∈ [43°, 90°].
2d zeigt, dass die Erstsatz-Rollen 14.i um einen Versatzwinkel γ winkelbeabstandet um die Zentralwelle 12 angeordnet sind. Im vorliegenden Fall gilt γ = 120°.
Die 1a zeigt, dass das Omnidirektionalrad 10 zudem drei Zweitsatz-Rollen 16.i aufweist, die jeweils um eine Zweitsatzrollen-Drehachse A_16.i (in 1a: A_16.1) drehbar gelagert sind. Die Zweitsatz-Rollen 16.i sind um den gleichen Versatzwinkel γ winkelbeabstandet um die Zentralwelle 12 angeordnet.
Die Erstsatz-Rollen 14.i besitzen jeweils ein Erstsatzrollen-Außengewinde 18.i (in 1a: 18.1) und die Zweitsatz-Rollen 16.i besitzen jeweils ein Zweitsatzrollen-Außengewinde 20.i (in 1a: 20.1). Die Zentralwelle 12 besitzt eine Antriebsschnecke 22, die sowohl mit den Erstsatzrollen-Außengewinden 18.i als auch mit den Zweitsatzrollen-Außengewinden 20.i kämmt und sie so antreibt.
1 zeigt, dass die Erstsatz-Rollen 14.i und die Zweitsatz-Rollen 16.i an einer Lagertrommel 24 befestigt sind. Die Lagertrommel 24 besitzt eine Lagertrommel-Drehachse A₂₄, um die die Lagertrommel 24 drehbar gelagert werden kann. Zum Drehen der Lagertrommel 24 kann diese einen Gewindeabschnitt 26 aufweisen. Mittels eines zweiten Gewindeabschnitts 28 kann die Zentralwelle 12 relativ zur Lagertrommel 24 gedreht werden. Auf diese Weise kann eine Geschwindigkeit $\vec{v}$
eingestellt werden, die bezüglich einer Bezugsebene E bestimmt wird. Die Bezugsebene E verläuft parallel zur Zentralwellen-Drehachse A₁₂ und in einem Abstand von der Zentralwellen-Drehachse A₁₂, sodass eine der Rollen 14.i, 16.i die Bezugsebene E berührt. Damit eine solche Bezugsebene E existiert, stehen die Rollen 14.i, 16.i teilweise über die Lagertrommel 24 über.
2a zeigt, dass die Erstsatz-Rollen 14.i und die Zweitsatz-Rollen 16.i eine ballige Außenkontur K haben.
2b zeigt, dass das Erstsatz-Rollen-Außengewinde 18 durch Vertiefungen 30.j gebildet ist, die in die Außenkontur K ein gesenkt sind. Vorzugsweise beträgt die Anzahl J der Vertiefungen zwischen 5 und 50.
Zwischen der jeweiligen Rollen-Drehachse A und der Richtung des Zahngrunds existiert ein Schrägungswinkel α. Dieser beträgt beispielsweise α = 5°.
2c zeigt die Vertiefungen 30.1, 30.8. Ein Zahngrund G ist konkav gekrümmt und hat einen Zahngrund-Krümmungsradius R_G. Der Zahngrund-Krümmungsradius R_G ist der Radius desjenigen Kreises, der den Zahngrund G optimal approximiert.
2d zeigt, dass die Außenkontur K der Rollen 14.i, 16.i einen Außenkontur-Krümmungsradius R_K hat. Ein Verhältnis V = R_G / R_K liegt vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,5. Die Antriebsschnecke 22 hat einen Antriebsschnecken-Außenradius R_A. Der Quotient Q = R_G / R_A liegt zwischen 2 und 0,5.
3 zeigt, dass die Lagertrommel 24 in Umfangsrichtung einen Lagertrommel-Krümmungsradius R_L hat, der dem Radius des Umkreises entspricht. Der Umkreis ist der Kreis mit minimalem Radius, der die Lagertrommel umgibt. Der Lagertrommel-Krümmungsradius R_L entspricht dem Außenkontur-Krümmungsradius R_K, was bedeutet, dass beide einander möglichst ähnlich sein sollten, aber beispielsweise um höchstens 20 %, insbesondere höchstens 10 %, voneinander abweichen können.
3a zeigt, dass Lagertrommel 24 für jede Erstsatz-Rolle 14.i einen Lagersteg 32.i aufweist. Jeder Lagersteg 32.i besitzt je zwei Lagerstellen 34a.i, 34b.i für jeweils eine Rolle. So ist die erste Erstsatz-Rolle 14.1 an den Lagerstellen 34a.1 und 34b.1 gelagert.
Jeder Lagersteg 32.i ist mit jeweils zwei Verbindungsstegen 36a.i, 36b.i mit dem benachbarten Lagersteg 32.(i+1)mod3 verbunden. (mod bezeichnet die Modulofunktion, es gilt mod(3+1)=1). So ist der Lagersteg 32.1 mittels der Verbindungsstege 36a.1, 36b.1 mit dem Lagersteg 32.2 verbunden. Die Verbindungsstege 36a.i, 36b.i können in Umfangsrichtung U zwischen zwei Lagerstegen jeweils eine radiale Einsenkung 38a.i, 38b.i aufweisen. Die Verbindungsstege sind vorzugsweise gleich geformt. Die Einsenkungen 38a.i, 38b.i erhöhen die Stabilität der Lagertrommel 24 bei gleichem Gewicht.
4a zeigt eine erfindungsgemäße Omnidirektionalradeinheit 40, die neben den Merkmalen gemäß Anspruch 1 einen Lagertrommel-Antrieb 44 zum Drehantreiben der Lagertrommel 24 um die Zentralwellen-Drehachse A₁₂ und einen Zentralwellen-Antrieb 42 zum Drehantreiben der Zentralwelle 12 aufweist. Die Omnidirektionalradeinheit 40 kann zudem eine Steuereinheit 46 zum Ansteuern von Lagertrommel-Antrieb 42 und Zentralwellen-Antrieb 44 aufweisen.
4b zeigt eine erfindungsgemäße Omnidirektionalwelle 48, die die Zentralwelle 12, sowie Sätze 50.m an Rollen aufweist. Der erste Satz 50.1 an Rollen enthält die Erstsatz-Rollen 14.i, der zweite Satz 50.2 an Rollen enthält die Zweitsatz-Rollen 16.i. Die Gesamtzahl M an Sätzen an Rollen beträgt vorzugsweise zumindest K = 4 und höchstens K = 500. Alle Rollen werden über die Zentralwelle 12 angetrieben.
5 zeigt eine erfindungsgemäße Förderanlage 52 mit einer Mehrzahl an Omnidirektionalradeinheiten 40.n, die in einem regelmäßigen Muster, im vorliegenden Fall schachbrettartig, angeordnet sind und eine Matrix 54 bilden.
Die Förderanlage 52 umfasst einen Zuförderer 56, mittels dem ein zu sortierendes Paket 58 auf eine Oberseite der Matrix 54 gefördert wird. Mittels einer Erfassungsvorrichtung 60, beispielsweise einer Kamera oder einem RFID-Leser, wird das Paket 58 identifiziert und von einer Recheneinheit 62 einem von mehreren Abförderern 64.p (p = 1, ... P; hier: P = 9) zugeordnet.
Die Recheneinheit 62 erfasst Bilder von der Kamera 60 und berechnet daraus die Position und die Lage des Pakets 58. Daraus bestimmt die Recheneinheit 62 diejenigen Omnidirektionalradeinheiten 40.i', die sich unterhalb des Pakets 58 befinden und steuert diese so an, dass das Paket 58 zum zugewiesenen Abförderer 64.p' gefördert wird. Es ist dabei möglich, dass die Recheneinheit 62 die entsprechenden Steuereinheiten 46.i` so ansteuert, dass das Paket 58 in eine vorgegebene Lage, beispielsweise mit seiner Längsachse in Fördererrichtung des entsprechenden Abförderers 64.p' gefördert wird.
6 zeigt in den 6a-6g eine Lagertrommel 24 für ein zweireihiges Omnidirektionalrad.
7 zeigt in den 7a-7c einer Erstsatz-Rolle oder Zweitsatz-Rolle eines erfindungsgemäßen Omnidirektionalrad 10,, die einen ersten Materialbereich 66 und eine einen zweiten Materialbereich 68 aufweist.
Im vorliegenden Fall besteht die Rolle im ersten Materialbereich 66 aus einem ersten Kunststoff, beispielsweise Polyoxymethylen, und im zweiten Materialbereich 68 aus einem zweiten Kunststoff, der bezüglich Karton als Reibpartner einen größeren Haftreibungskoeffizienten aufweist als der Kunststoff im ersten Materialbereich 66, beispielsweise Silikon, Gummi und/oder thermoplastischem Urethan.
Bezugszeichenliste

10: Omnidirektionalrad
12: Zentralwelle
14: Erstsatz-Rollen
16: Zweitsatz-Rollen
18: Erstsatzrollen-Außengewinde
20: Zweitsatzrollen-Außengewinde
22: Antriebsschnecke
24: Lagertrommel
26: erster Gewindeabschnitt
28: zweiter Gewindeabschnitt
30: Vertiefung
32: Lagersteg
34a, 34b: Lagerstelle
36: Verbindungssteg
38a, 38b: Einsenkung
40: Omnidirektionalradeinheit
42: Zentralwellen-Antrieb
44: Lagertrommel-Antrieb
46: Steuereinheit
48: Omnidirektionalwelle
50: Satz
52: Förderanlage
54: Matrix
56: Zuförderer
58: Paket
60: Erfassungsvorrichtung
62: Recheneinheit
64: Abförderer
66: erster Materialbereich
68: zweiter Materialbereich
α: Schrägungswinkel
φ: Winkelversatz
γ: Versatzwinkel
A: Rollen-Drehachse
A12: Zentralwellen-Drehachse
A14.i: Erstsatzrollen-Drehachse
E: Bezugsebene
G: Zahngrund
K: Außenkontur
M: Gesamtzahl an Sätzen an Rollen
RG: Zahngrund-Krümmungsradius
RK: Außenkontur-Krümmungsradius
RL: Lagertrommel-Krümmungsradius
U: Umfangsrichtung
: Geschwindigkeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202016006843 U1 [0003]
US 8752696 B2 [0004]

Claims

Omnidirektionalrad (10) mit (a) einer Zentralwelle (12) die sich entlang einer Zentralwellen-Drehachse (A₁₂) erstreckt und (b) einer Lagertrommel (24), die um eine Lagertrommel-Drehachse drehbar ist, (c) zumindest drei Erstsatz-Rollen (14.i), die (i) um eine jeweilige Erstsatzrollen-Drehachse (A_14.i), die quer zur Zentralwellen-Drehachse (A₁₂) verläuft, drehbar an der Lagertrommel (24) gelagert sind, (ii) in gleichem Abstand und voneinander winkelbeabstandet um die Zentralwelle (12) angeordnet sind und (iii) jeweils ein schrägverzahntes Erstsatzrollen-Außengewinde (18) haben (d) zumindest drei Zweitsatz-Rollen (16.i), die (i) um eine jeweilige Zweitsatzrollen-Drehachse, die quer zur Zentralwellen-Drehachse (A₁₂) verläuft, drehbar an der Lagertrommel (24) gelagert sind, (ii) in gleichem Abstand und voneinander winkelbeabstandet und mit einem jeweiligen Winkelversatz (φ) zu den Erstsatz-Rollen (14.i) um die Zentralwelle (12) angeordnet sind und (iii) jeweils ein schrägverzahntes Zweitsatzrollen-Außengewinde (20) haben (e) wobei die Rollen zumindest teilweise über die Lagertrommel (24) überstehen und (f) wobei das Omnidirektionalrad (10) so ausgebildet ist, dass eine Drehung der Zentralwelle (12) um die Zentralwellen-Drehachse (A₁₂) relativ zur Lagertrommel (24) eine Drehbewegung der Rollen um ihre jeweilige Drehachse in jeweils gleicher Drehrichtung bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass (g) die Zentralwelle (12) eine Antriebsschnecke (22) aufweist, die mit den Außengewinden kämmt.
Omnidirektionalrad (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass (a) die Erstsatz-Rollen (14.i) und die Zweitsatz-Rollen(16.i) zumindest im Bereich des jeweiligen Außengewindes eine fassförmige Außenkontur (K) haben und (b) die Außengewinde durch in die Außenkontur (K) eingesenkte Vertiefungen (30.i) gebildet ist und (c) das Außengewinde über höchstens die Hälfte, insbesondere höchstens das 0,4-fache der Höhe der Rollen erstreckt.
Omnidirektionalrad (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dass der Zahngrund (G) des Außengewindes konkav gekrümmt ist und/oder ein Schrägungswinkel α der Außengewinde zwischen 3° und 65° liegt.
Omnidirektionalrad (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahngrund (G) stärker gekrümmt ist als eine Außenkontur (K) der Erstsatz-Rolle (14) im Bereich des Außengewindes bezüglich der Richtung der Rad-Drehachse.
Omnidirektionalrad (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass (a) der Zahngrund (G) einen Zahngrund-Krümmungsradius (R_G) hat, (b) die Antriebsschnecke (22) einen Antriebsschnecken-Außenradius hat und (c) ein Quotient aus dem Zahngrund-Krümmungsradius (R_G) als Zähler und dem Antriebsschnecken-Außenradius als Nenner zwischen 2 und 0,5 liegt.
Omnidirektionalrad (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest einen dritten Satz (50) an Rollen, die (i) um eine jeweilige Drehachse, die quer zur Zentralwellen-Drehachse (A₁₂) verläuft, drehbar an der Lagertrommel (24) gelagert sind, (ii) voneinander winkelbeabstandet um die Zentralwelle (12) angeordnet sind und (iii) jeweils ein Außengewinde haben und mit der Antriebsschnecke (22) kämmen.
Omnidirektionalrad (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch (a) einen Lagertrommel-Antrieb (44) zum Drehantreiben der Lagertrommel (24) um die Zentralwellen-Drehachse (A₁₂), (b) einen Zentralwellen-Antrieb (42) zum Drehantreiben der Zentralwelle (12) und (c) einer Steuereinheit (46), die ausgebildet ist zum automatischen Ansteuern des Lagertrommel-Antriebs (44) und des Zentralwellen-Antriebs (42).
Omnidirektionalrad (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass (a) die Lagertrommel (24) für jede Erstsatz-Rolle (14) einen Lagersteg (32) aufweist, (b) jeder Lagersteg (32) zwei Lagerstellen (34a, 34b) für jeweils eine Rolle aufweist, (c) die Lagerstege (32.i) in Umfangsrichtung (U) mit je zwei Verbindungstegen verbunden sind und (d) und die Verbindungsstege (36.i) in Umfangsrichtung (U) zwischen zwei Lagerstellen (34a, 34b) eine radiale Einsenkung (38a, 38b) aufweisen.
Omnidirektionalrad (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Rolle (a) einen ersten Materialbereich (66) hat, in dem das Außengewinde (18, 20) ausgebildet ist, und (b) einen zweiten Materialbereich (68), der sich hinsichtlich seiner Härte, seinem Haftreibungskoeffizienten gegenüber Karton und/oder Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer, vom ersten Materialbereich unterscheidet, aufweist.
Förderanlage (52) mit (a) einer Mehrzahl an Omnidirektionalrädern (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, die entlang einer Förderebene angeordnet sind, und (b) einer Steuerung, die ausgebildet ist zum automatischen Durchführen eines Verfahrens mit den Schritten (i) Erfassen einer Soll-Fördergeschwindigkeit für zumindest ein Omnidirektionalrad (10) und (ii) Ansteuern des Lagertrommel-Antriebs (44) und des Zentralwellen-Antriebs (42) dieses Omnidirektionalrad (10), sodass eine Kontaktpunkt-Geschwindigkeit des Punkts des zumindest einen Omnidirektionalrads (10), der über die Förderebene am weitesten übersteht, der Soll-Fördergeschwindigkeit entspricht.